Какво е TOF камера? И как работи?

TOF 3DCамера

Камерата TOF 3D е изградена с най-модерната технология за триизмерни изображения. Дълбочинната камера TOF (Time of Flight) е ново поколение технологични продукти за откриване на разстояние и 3D изображения. Той непрекъснато изпраща светлинни импулси към целта и след това използва сензора, за да получи светлината, върната от обекта, и получава разстоянието до целевия обект чрез откриване на времето за полет (обиколка) на светлинния импулс.

TOF камерите обикновено използват метода на времето на полета при измерване на разстоянието, т.е. когато използвате ултразвукови вълни и т.н., не забравяйте да измервате и можете да разберете допълнително разстоянието. Това измерване на разстоянието може да се извърши чрез светлинни лъчи, така че предимствата при действителното използване все още са много очевидни. , когато се използва тази камера, размерът може да бъде измерен чрез изображения, което е много удобно. И този начин на използване е чрез отразяване на светлината, разстоянието може да се знае чрез изчисляване на времето за връщане и по-адекватно възприятие може да се получи чрез сензора. Предимството от използването на този вид камера е много очевидно. Не само пикселите са по-високи, но и добавянето на този сензор може да направи придобиването на картата на размера по-реалистично и няма нужда от движещи се части, а по-добри резултати могат да се получат само чрез измерване. Това е много изгодно при практически приложения, независимо дали става въпрос за позициониране или измерване, стига да имате този вид камера, можете да станете очите на повече машини и оборудване в реална работа и наистина да завършите автоматичната работа.

TOF камерите могат автоматично да избягват препятствията при използване. Чрез производителността на сензора, използването на автоматизация може да бъде ефективно реализирано и предимствата от използването на тази камера са много очевидни. Той може не само да знае обема и информацията навреме, но и при обработката на товари. Подобряването на автоматизацията е по-ефективно, може да ускори подобряването на ефективността и може да получи големи предимства при измерване на разстояние и представяне на изображения. Ядрото на тази камера може. Представя по-добри резултати и чрез импулсно задействане можете да знаете подробната цел, не само да проследявате, но и да извършвате триизмерно моделиране на картината, което може да се каже, че е много точно.

какTOFКамерите работят

TOF камерите използват активно откриване на светлина и обикновено включват следните части:

1. Устройство за облъчване

Устройството за облъчване трябва да модулира импулсно източника на светлина преди излъчване, а честотата на модулирания светлинен импулс може да достигне до 100MHz. В резултат на това източникът на светлина се включва и изключва хиляди пъти по време на заснемане на изображение. Всеки светлинен импулс е с дължина само няколко наносекунди. Параметърът за времето на експозиция на камерата определя броя импулси на изображение.

За да се постигнат точни измервания, светлинните импулси трябва да бъдат прецизно контролирани, за да имат точно същата продължителност, време на нарастване и време на спад. Защото дори малки отклонения от само една наносекунда могат да доведат до грешки в измерването на разстоянието до 15 см.

Такива високи модулационни честоти и прецизност могат да бъдат постигнати само със сложни светодиоди или лазерни диоди.

Като цяло източникът на радиационна светлина е източник на инфрачервена светлина, невидим за човешкото око.

2. Оптична леща

Използва се за събиране на отразена светлина и формиране на изображение върху оптичен сензор. Въпреки това, за разлика от обикновените оптични лещи, тук трябва да се добави лентов филтър, за да се гарантира, че може да влезе само светлина със същата дължина на вълната като източника на светлина. Целта на това е да се потиснат некохерентните източници на светлина, за да се намали шумът, като същевременно се предотврати преекспонирането на фоточувствителния сензор поради външна светлинна интерференция.

3. Сензор за изображения

Ядрото на TOF камерата. Структурата на сензора е подобна на тази на обикновения сензор за изображения, но е по-сложна от сензора за изображения. Съдържа 2 или повече капака за вземане на проби от отразената светлина в различно време. Следователно пикселът на TOF чипа е много по-голям от общия размер на пиксела на сензора за изображение, обикновено около 100 um.

4. Блок за управление

Последователността от светлинни импулси, задействана от електронния блок за управление на камерата, е прецизно синхронизирана с отварянето/затварянето на електронния затвор на чипа. Той извършва отчитане и преобразуване на зарядите на сензора и ги насочва към модула за анализ и интерфейса за данни.

5. Изчислителна единица

Изчислителната единица може да записва точни карти на дълбочината. Картата на дълбочината обикновено е изображение в сива скала, където всяка стойност представлява разстоянието между светлоотразителната повърхност и камерата. За да се получат по-добри резултати, обикновено се извършва калибриране на данните.

Как TOF измерва разстоянието?

Източникът на осветителна светлина обикновено се модулира от импулси с квадратна вълна, тъй като е сравнително лесно да се реализира с цифрови схеми. Всеки пиксел на камерата за дълбочина е съставен от фоточувствителен модул (като фотодиод), който може да преобразува падащата светлина в електрически ток. Фоточувствителният модул е ​​свързан с множество високочестотни превключватели (G1, G2 на фигурата по-долу), за да насочи тока към различни кондензатори, които могат да съхраняват заряди (S1, S2 на фигурата по-долу).

Контролен блок на камерата включва и изключва източника на светлина, изпращайки светлинен импулс. В същия момент управляващият блок отваря и затваря електронния затвор на чипа. Обвинението С₀генериран по този начин от светлинния импулс се съхранява върху фоточувствителния елемент.

След това контролният блок включва и изключва източника на светлина за втори път. Този път затворът се отваря по-късно, в момента, в който източникът на светлина е изключен. Обвинението С₁сега генерираният също се съхранява на фоточувствителния елемент.

Тъй като продължителността на един светлинен импулс е толкова кратка, този процес се повтаря хиляди пъти, докато се достигне времето на експозиция. След това се отчитат стойностите в сензора за светлина и от тези стойности може да се изчисли действителното разстояние.

Забележете, че скоростта на светлината е c, t_pе продължителността на светлинния импулс, S₀представлява заряда, събран от по-ранния затвор, и S₁представлява заряда, събран от забавения затвор, тогава разстоянието d може да се изчисли по следната формула:

Най-малкото измеримо разстояние е, когато целият заряд се събира в S0 по време на по-ранния период на затвора и не се събира заряд в S1 по време на забавения период на затвора, т.е. S1 = 0. Заместването във формулата ще даде минималното измеримо разстояние d=0.

Най-голямото измеримо разстояние е мястото, където целият заряд се събира в S1 и изобщо не се събира заряд в S0. След това формулата дава d = 0,5 xc × tp. Следователно максималното измеримо разстояние се определя от ширината на светлинния импулс. Например tp = 50 ns, замествайки в горната формула максималното разстояние на измерване d = 7,5 m.

Хардуерен дизайн и характеристики на продукта

Приемете най-модерното TOF хардуерно решение в света; Безопасен лазер от клас I, висока резолюция на пикселите, промишлена камера, малък размер, може да се използва за събиране на информация за дълбочина на закрито и на открито на дълги разстояния.

Алгоритъм за обработка на изображението

Използвайки водещия в света алгоритъм за обработка и анализ на изображения, той има силна способност за обработка, заема по-малко ресурси на процесора, има висока точност и добра съвместимост.

Приложения

Цифрови индустриални камери, използвани главно във фабричната автоматизация, AGV навигация, измерване на пространството, интелигентен трафик и транспорт (ITS) и медицина и науки за живота. Нашите камери за зонално сканиране, линейно сканиране и мрежови камери се използват широко при измерване на позицията и ориентацията на обекта, наблюдение на активността и състоянието на пациента, разпознаване на лица, наблюдение на трафика, електронна и полупроводникова инспекция, преброяване на хора и измерване на опашки и други области.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com